(57)【要約】【課題】冷凍圧縮機の効率を向上することができる自動販売機を提供する。【解決手段】自動販売機１００２が有する冷媒回路１０２におけるＨＣＣ運転モードにおいて、１段目圧縮機１ａから流出した中圧中温冷媒は、冷媒混合槽２を経由した後、２段目圧縮機１ｂにおいて圧縮され、左庫熱交換器７Ｌおよびヒートポンプ用庫外熱交換器３ｂにおいて温熱を放出し高圧低温冷媒になる。高圧低温冷媒の一部はヒートポンプ用混合膨張手段８ｂを経由して中圧低温冷媒になって冷媒混合槽２に流入し中圧中温冷媒の温度を下げる。高圧低温冷媒のその他は、冷媒混合槽２における中圧中温冷媒から冷熱を受け取った後、ヒートポンプ用膨張手段５ｂに流入して低圧低温冷媒になり、中庫熱交換器７Ｍおよび右庫熱交換器７Ｒにおいて冷熱を放出して１段目圧縮機１ａに戻る。【選択図】図３
2010282337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体と、前記開口部を開閉する断熱扉と、前記筐体内に配置された仕切板によって仕切られた、左庫、中庫および右庫と、該左庫、中庫および右庫を選択的に加熱または冷却するための冷媒回路と、を有し、
前記冷媒回路が、
冷媒を圧縮する１段目圧縮機と、
前記１段目圧縮機の出側に第１高圧高温配管によって接続され、前記１段目圧縮機から流出した冷媒が流入する冷媒混合手段と、
前記冷媒混合手段の出側に第２高圧高温配管によって接続され、前記冷媒混合手段から流出した冷媒が流入する２段目圧縮機と、
前記２段目圧縮機の出側に第３高圧高温配管によって接続され、前記２段目圧縮機から流出した冷媒が流入自在なガスクーラと、
前記ガスクーラの出側に高圧中温配管によって接続され、前記ガスクーラから流出した冷媒の一部が流入する膨張手段と、
前記膨張手段の出側に接続された低圧低温配管と、
前記低圧低温配管から分岐した左庫低圧低温分岐管、中庫低圧低温分岐管、および右庫低圧低温分岐管と、
前記左庫低圧低温分岐管、前記中庫低圧低温分岐管、および右庫低圧低温分岐管にそれぞれ接続された、前記左庫に設置された左庫熱交換器、前記中庫に設置された中庫熱交換器、および前記右庫に設置された右庫熱交換器と、
前記左庫熱交換器の出側、前記中庫熱交換器の出側および前記右庫熱交換器の出側と前記１段目圧縮機とをそれぞれ接続する、左庫低圧中温配管、中庫低圧中温配管および右庫低圧中温配管と、
前記ガスクーラから流出した冷媒の一部を前記冷媒混合手段に流入させる、混合膨張手段が設置された混合配管と、
前記２段目圧縮機と前記左庫熱交換器および前記中庫熱交換器とをそれぞれ接続して、前記２段目圧縮機から流出した冷媒を前記左庫熱交換器および前記中庫熱交換器に選択的に供給するヒートポンプ用高圧高温配管と、
前記左庫熱交換器の出側および前記中庫熱交換器の出側にヒートポンプ用高圧中温配管によって接続され、流入した冷媒を凝縮させるヒートポンプ用庫外熱交換器と、
前記ヒートポンプ用庫外熱交換器にヒートポンプ用高圧低温配管によって接続され、前記ヒートポンプ用庫外熱交換器から流出した冷媒の一部が流入するヒートポンプ用膨張手段と、
前記ヒートポンプ用膨張手段の出側と前記低圧低温配管とを接続するヒートポンプ用低圧低温配管と、
前記ヒートポンプ用庫外熱交換器から流出した冷媒の一部を前記冷媒混合手段に流入させる、ヒートポンプ用混合膨張手段が設置されたヒートポンプ用混合配管と、を有し、
前記１段目圧縮機から流出した冷媒と前記ガスクーラから流出した冷媒の一部とが、前記混合膨張手段を通過した後、または、前記１段目圧縮機から流出した冷媒と前記ヒートポンプ用庫外熱交換器から流出した冷媒の一部とが、前記ヒートポンプ用混合膨張手段を通過した後、前記冷媒混合手段において混合されることを特徴とする自動販売機。
【請求項２】
前記冷媒混合手段が、冷媒を貯溜自在な冷媒槽であって、前記高圧中温配管または前記ヒートポンプ用高圧低温配管の一方または双方が前記冷媒槽内を通過し、前記膨張手段または前記ヒートポンプ用膨張手段に流入する冷媒が冷却されることを特徴とする請求項１記載の自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動販売機、特に、缶、ビン、パック、ペットボトル等の容器に入れた飲料等の商品を冷却または加熱して販売に供する自動販売機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動販売機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒（以下、「高圧高温冷媒」と称す）を凝縮させる庫外凝縮器（ガスクーラに同じ）と、凝縮された冷媒（以下、「高圧中温冷媒」と称す）を膨張させる膨張手段と、膨張した冷媒（以下、「低圧低温冷媒」と称す）を蒸発させる庫内蒸発器と、これらを順次連結して蒸発した冷媒（以下、「低圧中温冷媒」と称す）を圧縮機に戻す冷媒循環回路と、からなる冷凍サイクルを有し、商品を収納する各商品収納庫内に庫内蒸発器を設置して、商品を冷却していた。
さらに、庫内蒸発器に高圧高温冷媒（ホットガスに同じ）を流して、庫内蒸発器において温熱を放出させて（凝縮器として機能させて）商品収納庫内を加熱する「ヒートポンプ運転」を実行する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２６３３６号公報（第５−６頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ヒートポンプ運転を実行する自動販売機では、庫内に収納した商品を、たとえば５℃に冷却したり、たとえば５５℃に加熱したりする必要があり、冷却時には庫内蒸発器における冷媒温度（蒸発温度に同じ）を「−１０℃」程度に、加熱時には庫内蒸発器における冷媒温度（凝縮温度に同じ）を「６５℃」程度にする必要がある。このため、高圧（圧縮機が吐出する高圧高温冷媒の圧力に同じ）と低圧（圧縮機が吸引する低圧中温冷媒の圧力に同じ）の差が大きくなり、圧縮機の効率が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題を解決するものであって、冷凍圧縮機の効率を向上することができる自動販売機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る自動販売機（請求項１）は、断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体と、前記開口部を開閉する断熱扉と、前記筐体内に配置された仕切板によって仕切られた、左庫、中庫および右庫と、該左庫、中庫および右庫を選択的に加熱または冷却するための冷媒回路と、を有し、
前記冷媒回路が、
冷媒を圧縮する１段目圧縮機と、
前記１段目圧縮機の出側に第１高圧高温配管によって接続され、前記１段目圧縮機から流出した冷媒が流入する冷媒混合手段と、
前記冷媒混合手段の出側に第２高圧高温配管によって接続され、前記冷媒混合手段から流出した冷媒が流入する２段目圧縮機と、
前記２段目圧縮機の出側に第３高圧高温配管によって接続され、前記２段目圧縮機から流出した冷媒が流入自在な庫外熱交換器と、
前記庫外熱交換器の出側に高圧中温配管によって接続され、前記庫外熱交換器から流出した冷媒の一部が流入する膨張手段と、
前記膨張手段の出側に接続された低圧低温配管と、
前記低圧低温配管から分岐した左庫低温分岐管、中庫低温分岐管、および右庫低温分岐管と、
前記左庫低温分岐管、前記中庫低温分岐管、および右庫低温分岐管にそれぞれ接続された、前記左庫に設置された左庫熱交換器、前記中庫に設置された中庫熱交換器、および前記右庫に設置された右庫熱交換器と、
前記左庫熱交換器の出側、前記中庫熱交換器の出側および前記右庫熱交換器の出側と前記１段目圧縮機とをそれぞれ接続する、左庫中温配管、中庫中温配管および右庫中温配管と、
前記庫外熱交換器から流出した冷媒の一部を前記冷媒混合手段に流入させる、混合膨張手段が設置された混合配管と、
前記２段目圧縮機と前記左庫熱交換器および前記中庫熱交換器とをそれぞれ接続して、前記２段目圧縮機から流出した冷媒を前記左庫熱交換器および前記中庫熱交換器に選択的に供給するヒートポンプ用高圧高温配管と、
前記左庫熱交換器の出側および前記中庫熱交換器の出側にヒートポンプ用高圧中温配管によって接続され、流入した冷媒を凝縮させるヒートポンプ用庫外熱交換器と、
前記ヒートポンプ用庫外熱交換器にヒートポンプ用高圧低温配管によって接続され、前記ヒートポンプ用庫外熱交換器から流出した冷媒の一部が流入するヒートポンプ用膨張手段と、
前記ヒートポンプ用膨張手段の出側と前記低圧低温配管とを接続するヒートポンプ用低圧低温配管と、
前記ヒートポンプ用庫外熱交換器から流出した冷媒の一部を前記冷媒混合手段に流入させる、ヒートポンプ用混合膨張手段が設置されたヒートポンプ用混合配管と、を有し、
前記１段目圧縮機から流出した冷媒と前記庫外熱交換器から流出した冷媒の一部とが、前記混合膨張手段を通過した後、または、前記１段目圧縮機から流出した冷媒と前記ヒートポンプ用庫外熱交換器から流出した冷媒の一部とが、前記ヒートポンプ用混合膨張手段を通過した後、前記冷媒混合手段において混合されることを特徴とする。
【０００７】
（２）本発明に係る自動販売機（請求項２）は、前記（１）において、前記冷媒混合手段が、冷媒を貯溜自在な冷媒槽であって、前記高圧中温配管または前記ヒートポンプ用高圧低温配管の一方または双方が前記冷媒槽内を通過し、前記膨張手段または前記ヒートポンプ用膨張手段に流入する冷媒が冷却されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
（ｉ）本発明の請求項１に係る自動販売機は、１段目圧縮機から流出した冷媒と庫外熱交換器から流出した冷媒の一部とが、混合膨張手段を通過した後、前記冷媒混合手段において混合され、または、１段目圧縮機から流出した冷媒とヒートポンプ用庫外熱交換器から流出した冷媒の一部とが、ヒートポンプ用混合膨張手段を通過した後、前記冷媒混合手段において混合されるから、２段目圧縮機に流入する冷媒の温度が低くなる。
このため、１段目圧縮機から流出した冷媒をそのまま（冷却しないで）、２段目圧縮機において所定の圧力だけ加圧する際のエンタルピーに比較して、１段目圧縮機から流出した冷媒を冷却して、２段目圧縮機において所定の圧力だけ加圧する際のエンタルピーが小さくなるから、後者を実行する際に２段目圧縮機が必要とするエネルギーが低減する。
また、混合膨張手段およびヒートポンプ用混合膨張手段を有するから、これによる冷熱によって冷却能力が向上する。
【０００９】
（ｉｉ）本発明の請求項２に係る自動販売機は、冷媒混合手段が冷媒を貯溜自在な冷媒槽であって、冷媒槽において膨張手段またはヒートポンプ用膨張手段に流入する冷媒が冷却されるから、これによる冷熱によって冷却能力がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る自動販売機を説明する正面視の断面図と側面視の断面図。
【図２】図１に示す自動販売機における冷媒流れを示す冷媒回路図。
【図３】本発明の実施の形態２に係る自動販売機における冷媒流れを示す冷媒回路図。
【図４】図３に示す自動販売機の冷媒回路における省エネ効果を示す特性図。
【図５】本発明の実施の形態３に係る自動販売機における冷媒流れを示す冷媒回路図。
【図６】本発明の実施の形態１、２に係る自動販売機についてヒートポンプ運転モード（ＨＣＣ運転モード）における効果を説明するｐ−ｈ線図（モリエル線図）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施の形態１］
図１および図２は本発明の実施の形態１に係る自動販売機を説明するものであって、図１の（ａ）は正面視の断面図、図１の（ｂ）は側面視の断面図、図２の（ａ）はこれに設置された冷媒回路であって、全室冷却運転モード（ＣＣＣ運転モード）時の冷媒流れを示す冷媒回路図、図２の（ｂ）はこれに設置された冷媒回路であって、ヒートポンプ運転モード（ＨＣＣ運転モード）時の冷媒流れを示す冷媒回路図である。なお、各図において同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【００１２】
図１において、自動販売機１００１は、本体のキャビネット２００と、キャビネット２００の内部で断熱材３００に包囲された商品収納庫４００と、商品Ｓを補充する時に商品収納庫４００を開閉する商品補充用扉４０４と、商品収納庫４００と外気を遮断するための内扉４０５と、自動販売機１００１の前扉４０６と、を有している。
【００１３】
（商品収納庫）
商品収納庫４００は仕切り板４０３ＬＭ、４０３ＭＲによって商品庫（以下、「左庫」と称す）４０Ｌ、商品庫（以下、「中庫」と称す）４０Ｍ、商品庫（以下、「右庫」と称す）４０Ｒに仕切られている（これらをそれぞれ又はまとめて「商品庫４０」と称す場合がある）。
なお、以下の説明において、左庫４０Ｌ、中庫４０Ｍおよび右庫４０Ｒのそれぞれに配置される部材において、共通する内容を説明する場合には、それぞれをまとめてまたはそれぞれを個別に、部材名称を形容する「左庫、中庫、右庫」や、符号の添え字「Ｌ、Ｍ、Ｒ」を省略する場合がある。
【００１４】
各商品庫４０には、商品Ｓを収納するための商品収納ラック４０７と、商品収納ラック４０７から自然落下した商品Ｓを取出すための商品取出し口４０９と、商品Ｓを商品取出し口４０９まで誘導する商品誘導板４０８とが設置され、商品誘導板４０８の下方が庫内部品収納室４１０となっている。また、庫内空気を商品収納ラック４０７を経由して庫内部品収納室４１０に循環させるための循環ダクト４２０が設置されている。
【００１５】
そして、庫内部品収納室４１０には、庫内空気を商品誘導板４０８（通気孔が設けられている）を通過して商品Ｓに衝突させる庫内ファン４３０と、庫内ファン４３０の下流（循環ダクト４２０から遠い側）に庫内熱交換手段７（これについては別途詳細に説明する）と、庫内ファン４３０および庫内熱交換手段４４０を収納する送風ダクト４５０と、送風ダクト４５０に連通して空気を通す風胴４６０と、が設置されている。そして、風胴４６０の上面に庫内温度を測定する庫内温度センサー５００が設置されている。
さらに、商品収納庫４００の下方には、コンデンシングユニット４７０および庫外ファン３ｆを収納するための機械室４８０と、電装品および制御手段を収納するための電装品収納室４９０とが配置されている。
【００１６】
（冷媒循環回路：全庫冷却運転モード）
図２の（ａ）は、自動販売機１００１が有する冷媒回路１０１を説明するものであって、全庫冷却運転モード（ＣＣＣ運転モードに同じ）における冷媒の流れを実線で示している。すなわち、冷媒回路１０１は、冷媒を圧縮する１段目圧縮機１ａと、１段目圧縮機１ａの出側に中圧中温配管１２によって接続され、１段目圧縮機１ａから流出した冷媒（以下、「中圧中温冷媒」と称す）が流入する冷媒混合槽（冷媒混合手段に同じ）２と、冷媒混合槽２の出側に中圧中温配管２１によって接続され、冷媒混合槽２から流出した冷媒が流入する２段目圧縮機１ｂと、を有している。
そして、２段目圧縮機１ｂの出側に高圧高温配管１３によって接続され、２段目圧縮機１ｂから流出した冷媒（以下、「高圧高温冷媒」と称す）が流入自在な庫外熱交換器（以下、「ガスクーラ」と称す）３ａと、ガスクーラ３ａの出側に高圧中温配管３５ａによって接続され、ガスクーラ３ａから流出した冷媒（以下、「高圧中温冷媒」と称す）の一部が流入する膨張手段５ａと、を有している。
【００１７】
このとき、高圧高温配管１３には開閉弁１３ｖが設置されている。また、高圧中温配管３５ａは分岐部４ａにおいて、混合膨張手段８ａに接続された混合配管４８ａが分岐している。混合膨張手段８ａと冷媒混合槽２とは混合配管８２ａによって接続されている。したがって、ガスクーラ３ａから流出した高圧中温冷媒の一部が、混合膨張手段８ａを通過して中圧で低温の冷媒（以下、「中圧低温冷媒」と称す）になって、冷媒混合槽２に流入可能になっている。 
なお、混合配管４８ａと混合配管８２ａとを合わせて混合配管と称する場合がある。また、冷媒を形容する「高圧、 中圧、低圧」あるいは「高温、中温、低温」とは、説明の便宜上付したものであって、たとえば、中圧中温冷媒と中圧低温冷媒との圧力が等しいこと、あるいは、前者の温度が後者の温度より高いことを、必ずしも意味するものではない。
【００１８】
そして、膨張手段５ａの出側に低圧低温配管５６ａが接続され、低圧低温配管５６ａの分岐部６において分岐した左庫低圧低温分岐管６７Ｌに、左庫４０Ｌに設置された左庫熱交換器７Ｌが接続され、分岐部６において分岐した中庫低圧低温分岐管６７Ｍに、中庫４０Ｍに設置された中庫熱交換器７Ｍが接続され、分岐部６において分岐した右庫低圧低温分岐管６７Ｒに、右庫４０Ｒに設置された右庫熱交換器７Ｒが接続されている。
さらに、左庫熱交換器７Ｌの出側、中庫熱交換器７Ｍの出側および右庫熱交換器７Ｒの出側と１段目圧縮機１ａとは、それぞれ左庫低圧中温配管７１Ｌ、中庫低圧中温配管７１Ｍおよび右庫低圧中温配管７１Ｒによって接続されている。
【００１９】
したがって、冷媒回路１０１は、ＣＣＣ運転モードにおいては、１段目圧縮機１ａから流出した中圧中温冷媒に、ガスクーラ３ａから流出した高圧中温冷媒の一部が、混合膨張手段８ａを通過して中圧低温冷媒になった後、混合されるから、２段目圧縮機１ｂに流入する冷媒の温度が低くなる。よって、２段目圧縮機１ｂの仕事量が低減し、冷却能力が向上するから、運転効率が向上する（これについては別途詳細に説明する）。
【００２０】
（冷媒循環回路：ヒートポンプ運転モード）
図２の（ｂ）は、自動販売機１００１が有する冷媒回路１０１を説明するものであって、ヒートポンプ運転モード（ＨＣＣ運転モードに同じ）における冷媒の流れを実線で示している。すなわち、２段目圧縮機１ｂと左庫熱交換器７Ｌおよび中庫熱交換器７Ｍとがそれぞれ、ヒートポンプ用高圧高温配管１７Ｌおよびヒートポンプ用高圧高温配管１７Ｍによって接続され、左庫熱交換器７Ｌの出側および中庫熱交換器７Ｍの出側には、これらとヒートポンプ用庫外熱交換器３ｂとを接続するヒートポンプ用高圧中温配管７３Ｌおよびヒートポンプ用高圧中温配管７３Ｍが設置されている。なお、ヒートポンプ用高圧中温配管７３Ｌには開閉弁７３Ｌｖが設置されている。また、ヒートポンプ用高圧中温配管７３Ｍには逆止弁７３Ｍｎが設置され、開閉弁７３Ｌｖよりも上流側（左庫熱交換器７Ｌに近い位置）においてヒートポンプ用高圧中温配管７３Ｌに統合されている。
【００２１】
ヒートポンプ用庫外熱交換器３ｂの出側とヒートポンプ用膨張手段５ｂとが、ヒートポンプ用高圧低温配管３５ｂによって接続されている。このとき、ヒートポンプ用高圧低温配管３５ｂは分岐部４ｂにおいて、ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂに接続されたヒートポンプ用混合配管４８ｂが分岐している。ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂと冷媒混合槽２とはヒートポンプ用混合配管８２ｂによって接続されている。なお、ヒートポンプ用混合配管４８ｂとヒートポンプ用混合配管８２ｂとを合わせてヒートポンプ用混合配管と称する場合がある。
したがって、ヒートポンプ用庫外熱交換器３ｂから流出した冷媒の一部が、ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂを通過して中圧で温度の低い冷媒（以下、「中圧低温冷媒」と称す）になって、冷媒混合槽２に流入可能になっている。                              
また、ヒートポンプ用膨張手段５ｂの出側が、ヒートポンプ用低圧低温配管５６ｂによって、分岐部６の上流において低圧低温配管５６ａに接続されている。
【００２２】
したがって、冷媒回路１０１は、ＨＣＣ運転モードにおいては、１段目圧縮機１ａから流出した中圧中温冷媒に、ヒートポンプ用庫外熱交換器３ｂから流出した高圧低温冷媒の一部が、ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂを通過して中圧低温冷媒になった後、混合されるから、２段目圧縮機１ｂに流入する冷媒の温度が低くなる。よって、２段目圧縮機１ｂの仕事量が低減し、冷却能力が向上するから、運転効率が向上する（これについては別途詳細に説明する）。
なお、部材ｊと部材ｋとを接続する配管には符号「ｊｋ」を付し、配管ｊｋに設置された開閉弁は「開閉弁ｊｋｖ」と、配管ｊｋに設置された逆止弁は「逆止弁ｊｋｎ」としている。
【００２３】
なお、冷媒混合手段として、冷媒混合槽を例示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、配管の合流部を形成するＴ字状あるいはＹ字状（ト字状を含む）継手管であってもよい。また、膨張手段５ａ、ヒートポンプ用膨張手段５ｂ、混合膨張手段８ａおよびヒートポンプ用混合膨張手段８ｂの形式は限定するものではなく、電子膨張弁やキャピラリーチューブであって、それぞれが相違する形式あるいは同じ形式であってもよい。
さらに、以上は、左庫４０Ｌ、中庫４０Ｍおよび右庫４０Ｒを有する自動販売機１００１について説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、商品収納庫は２庫以上であればその数量は何れであってもよい。
【００２４】
［実施の形態２］
図３および図４は本発明の実施の形態２に係る自動販売機を説明するものであって、図３はこれに設置された冷媒回路について、ヒートポンプ運転モード（ＨＣＣ運転モード）時の冷媒流れを示す冷媒回路図、図４は冷媒回路における省エネ効果を示す特性図である。なお、冷媒回路１００（実施の形態１）と同じ部分または相等する部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【００２５】
図３において、自動販売機１００２が有する冷媒回路１０２は、高圧中温配管３５ａのうち分岐部４ａより下流の一部が冷媒混合層２を通過している。また、同様に、ヒートポンプ用混合配管４８ｂのうち分岐部４ｂより下流の一部が冷媒混合層２を通過している。なお、自動販売機１００２は、前記冷媒回路１０２における相違点を除いて、自動販売機１００１に同じであるから、同じ内容については説明を省略する。
【００２６】
したがって、ＨＣＣ運転モードにおいて、ヒートポンプ用庫外熱交換器３ｂから流出した高圧低温冷媒の一部は、第１圧縮機１ａから流出した中圧中温冷媒とヒートポンプ用混合膨張手段８ｂを通過した中圧低温冷媒との混合体との間で熱交換し、両者とも冷却される。
したがって、２段目圧縮機１ｂに流入する冷媒の温度が低くなり、また、ヒートポンプ用膨張手段５ｂに流入する冷媒の温度も低くなる。よって、２段目圧縮機１ｂおよびヒートポンプ用膨張手段５ｂの仕事量が低減し、冷却能力がさらに向上するから、運転効率が向上する（これについては別途詳細に説明する）。また、ＣＣＣ運転モード（図示しない）においても同様の効果が得られる。
【００２７】
図４は、縦軸が省エネ効果、横軸が循環量比である。循環量比は、ヒートポンプ用膨張手段５ｂに流入する冷却用冷媒の量（Ｇ１）に対する、ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂに流入する混合用冷媒の量（Ｇ２）の割合である。そして、冷媒混合槽２において冷媒混合が実行されないとき、すなわち、循環量比が零（０．００）のときの２段目圧縮機１ｂの仕事量に対して、冷媒混合が実行された場合の２段目圧縮機１ｂの仕事量の減少割合を「省エネ効果」としている。
【００２８】
すなわち、冷却用冷媒の量（Ｇ１）を一定にして、混合用冷媒の量（Ｇ２）を増す（割合循環量比を増す）につれて、２段目圧縮機１ｂに流入する冷媒の温度（比エンタルピ）が低下し、省エネ効果が除々に増大している。そして、循環量比が「約０．２０」であるときピーク値に相等する「約２４％」の省エネ効果が得られる。その後は、循環量比の増加にともなって２段目圧縮機１ｂに流入する冷媒の温度が低下するプラスの影響（後記する比エンタルピ増分が縮小する影響）よりも、流入する冷媒の量が増加するマイナスの影響が大きくなり、結果として、「比エンタルピ増分」と「圧縮量」の積である２段目圧縮機１ｂの仕事量が増大している。
【００２９】
［実施の形態３］
図５は本発明の実施の形態３に係る自動販売機を説明するものであって、これに設置された冷媒回路について、ヒートポンプ運転モード（ＨＣＣ運転モード）時の冷媒流れを示す冷媒回路図である。なお、冷媒回路１００（実施の形態１）と同じ部分または相等する部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【００３０】
図５において、自動販売機１００３が有する冷媒回路１０３は、冷媒混合槽２に替えて、Ｔ字継手管２ａと中間熱交換器２ｂとが設置されている。なお、自動販売機１００２は、前記冷媒回路１０３における相違点を除いて、自動販売機１００１に同じであるから、同じ内容については説明を省略する。
【００３１】
すなわち、１段目圧縮機１ａの出側に接続された中圧中温配管１２の一端は、Ｔ字継手管２ａの第１の流出入口に接続されている。混合膨張手段８ａに接続された混合配管８２ａとヒートポンプ用混合膨張手段８ｂに接続されたヒートポンプ用混合配管８２ｂとは、統合されて統合混合配管８２となり、Ｔ字継手管２ａの第２の流出入口に接続されている。さらに、Ｔ字継手管２ａの第３の流出入口には、２段目圧縮機１ｂの入側に接続された中圧中温配管２１が接続されている。
【００３２】
したがって、冷媒回路１０３は、ＨＣＣ運転モードにおいては、１段目圧縮機１ａから流出した中圧中温冷媒に、ヒートポンプ用庫外熱交換器３ｂから流出した高圧低温冷媒の一部が、ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂを通過して中圧低温冷媒になった後、Ｔ字継手管２ａにおいて混合される。さらに、中間熱交換器２ｂが、ヒートポンプ用高圧低温配管３５ｂと中圧中温配管２１との間における熱交換を可能にするものであるから、冷媒回路１０２と同様の効果が得られる。また、ＣＣＣ運転モードにおいても、同様の効果が得られる。
【００３３】
［作用効果の説明］
図６は本発明の実施の形態１、２に係る自動販売機についてヒートポンプ運転モード（ＨＣＣ運転モード）における効果を説明するｐ−ｈ線図（モリエル線図）であって、（ａ）は実施の形態１において冷媒混合を実行しない場合、（ｂ）は実施の形態１において冷媒混合を実行した場合、（ｃ）は実施の形態２において冷媒混合を実行した場合である。
図６に状態を示す「イ、ロ・・・」は、図２、３に示す位置「イ、ロ・・・」における冷媒の状態に対応し、配管における熱ロスを考慮している。したがって、熱ロスが少ない場合には、たとえば、状態ニと状態ホとが近接する。
【００３４】
図６の（ａ）において、１段目圧縮機１ａから流出した冷媒は「状態ロ」の中圧中温冷媒となり、引き続きは２段目圧縮機１ｂによって圧縮される。なお、１段目圧縮機１ａの出側から２段目圧縮機１ｂの入側の間で熱ロスがない場合には、「状態ロ」と「状態ハ」とは重なるから、以下、図６の（ａ）における「状態ハ」は「状態ロ」と同じ状態として説明する。
そして、２段目圧縮機１ｂから流出した冷媒は「状態ニ」の高圧高温冷媒となる。すなわち、「状態ハ（状態ロに同じ）」から「状態ニ」に等エントロピ変化をしたことで、冷媒は「比エンタルピ増分Ｅ０」を得る（２段目圧縮機１ｂは「比エンタルピ増分Ｅ０」に圧縮量を乗じた量の仕事をするに同じ）。
【００３５】
その後、高圧高温冷媒は左庫熱交換器７Ｌ、ヒートポンプ用庫外熱交換器３ｂおよびその前後の配管１７Ｌ、７３Ｌｂ、３５ｂにおいて温熱を放出し、「状態チ」の高圧低温冷媒になってヒートポンプ用膨張手段５ｂに流入する。
さらに、ヒートポンプ用膨張手段５ｂにおいて断熱膨張（等エンタルピ変化）をして、「状態リ」の低圧低温冷媒となる。そして、中庫熱交換器７Ｍおよび右庫熱交換器７Ｒにおいて「冷却エンタルピＱ０」を放出して（冷却エンタルピＱ０を受け取って）、「状態ヌ」の低圧中温冷媒になった後、「状態イ」の低圧中温冷媒として１段目圧縮機１ａに供給される。なお、中庫低圧中温配管７１Ｍおよび右庫低圧中温配管７１Ｒにおいて熱ロスがない場合は、「状態ヌ」と「状態イ」とは重なる。
【００３６】
図６の（ｂ）において、１段目圧縮機１ａから流出した冷媒は「状態ロ」の中圧中温冷媒は、ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂを通過した「状態ル」の中圧低温冷媒と混合され、より温度の低い「状態ハ」の中圧中温冷媒になる。
そして、引き続きは２段目圧縮機１ｂによって圧縮され、中圧中温冷媒は「比エンタルピ増分Ｅ１」を得て、「状態ニ」の高圧高温冷媒となる。すなわち、２段目圧縮機１ｂは「比エンタルピ増分Ｅ１」の仕事をする。
【００３７】
このとき、仮に、「状態ロ」から「状態ニ」と同じ圧力である「状態ヲ」まで圧縮したとすると、中圧中温冷媒は「比エンタルピ増分Ｅ０（図６の（ａ）参照）」を得る。一方、「状態ハ」は「状態ロ」よりも低温（比エンタルピが小さいに同じ）であるから、等エントロピ変化を示す「直線ハニ」の傾きは「直線ロヲ」の傾きよりも大きくなり、「比エンタルピ増分Ｅ１＜比エンタルピ増分Ｅ０」となる。すなわち、冷媒が混合されることによって、２段目圧縮機１ｂの仕事量が減少する。
さらに、ヒートポンプ用膨張手段５ｂにおける断熱膨張（等エンタルピ変化）によって、冷凍サイクル内に冷熱が投入されているから、かかる冷熱分が追加された「冷却エンタルピＱ１」が、中庫熱交換器７Ｍおよび右庫熱交換器７Ｒにおいて放出される。すなわち、「冷却エンタルピＱ１＞冷却エンタルピＱ０（図６の（ａ）参照）」となって、冷媒混合によって、冷却能力が増大する。
【００３８】
図６の（ｃ）において、１段目圧縮機１ａから流出した「状態ロ」の中圧中温冷媒は、ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂを通過した「状態ル」の中圧低温冷媒と混合されて冷熱を受け取りながらも、冷熱の一部をヒートポンプ用高圧低温冷媒に受け渡し、より温度の低い「状態ハ」の中圧中温冷媒になる。
そして、引き続きは２段目圧縮機１ｂによって圧縮され、中圧中温冷媒は「比エンタルピ増分Ｅ２」を得て、「状態ニ」の高圧高温冷媒となる。すなわち、２段目圧縮機１ｂは「比エンタルピ増分Ｅ２」の仕事をする。
【００３９】
このとき、図６の（ｃ）における「状態ハ」と同じ圧力である「状態ロ」から、「状態ニ」と同じ圧力である「状態ヲ」まで圧縮したとすると、中圧中温冷媒は「比エンタルピ増分Ｅ０（図６の（ａ）参照）」を得る。一方、「状態ハ」は「状態ロ」よりも低温であるから、等エントロピ変化を示す「直線ハニ」の傾きは「直線ロヲ（図６の（ａ）に示す「直線ハニ」に同じ）」の傾きよりも大きくなり、「比エンタルピ増分Ｅ２＜比エンタルピ増分Ｅ０」となる。すなわち、冷媒が混合されることによって、２段目圧縮機１ｂの仕事量が減少する。
なお、図６の（ｃ）における「状態ハ」は図６の（ｂ）における「状態ハ」よりも温度が高い（比エンタルピが大きい）から、「比エンタルピ増分Ｅ１＜比エンタルピ増分Ｅ２＜比エンタルピ増分Ｅ０」となる。
【００４０】
一方、ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂにおいて冷凍サイクル内に投入された冷熱は、一部が高圧低温冷媒に受け渡され、これを「状態チ」にし、残りが高圧高温冷媒に受け渡され、これを「状態ハ」にしている。すなわち、図６の（ｃ）において、ヒートポンプ用膨張手段５ｂに流入する高圧低温冷媒の「状態チ」は、ヒートポンプ用混合膨張手段８ｂにおいて冷凍サイクル内に投入された冷熱の一部を受け取って、図６の（ｂ）における「状態チ」よりも低い温度（過冷却または過冷却に近い状態）になっている。
このため、図６の（ｃ）においては、図６の（ｃ）における「冷却エンタルピＱ１」よりも大きな「冷却エンタルピＱ２」が、中庫熱交換器７Ｍおよび右庫熱交換器７Ｒにおいて放出される。よって、「冷却エンタルピＱ２（図６の（ｃ））＞冷却エンタルピＱ１（図６の（ｂ））＞冷却エンタルピＱ０（図６の（ａ））」となって、冷媒混合および冷媒冷却（中間冷却）によって、冷却能力が増大する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、ヒートポンプ運転において、一部冷媒の循環経路を変更して冷媒を混合することによって、冷凍サイクルの効率を向上することができるから、各種自動販売機として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１ａ １段目圧縮機
１ｂ ２段目圧縮機
２   冷媒混合層（冷媒混合手段）
２ａ Ｔ字継手管
２ｂ 中間熱交換器
３ａ ガスクーラ（庫外熱交換器）
３ｂ ヒートポンプ用庫外熱交換器
３ｆ 庫外ファン
４ａ 分岐部
４ｂ 分岐部
５ａ 膨張手段
５ｂ ヒートポンプ用膨張手段
６   分岐部
７Ｌ 左庫熱交換器（庫内熱交換手段）
７Ｍ 中庫熱交換器（庫内熱交換手段）
７Ｒ 右庫熱交換器（庫内熱交換手段）
８ａ 混合膨張手段
８ｂ ヒートポンプ用混合膨張手段
４０Ｌ 左庫（商品収納庫）
４０Ｍ 中庫（商品収納庫）
４０Ｒ 右庫（商品収納庫）
１００ 冷媒回路
１００１ 自動販売機（実施の形態１）
１００２ 自動販売機（実施の形態２）
１００３ 自動販売機（実施の形態３）
１００４ 自動販売機（実施の形態４）
１０１ 冷媒回路（実施の形態１）
１０２ 冷媒回路（実施の形態２）
１０３ 冷媒回路（実施の形態３）
１０４ 冷媒回路（実施の形態４）
２００ キャビネット
３００ 断熱材
４００ 商品収納庫
４０３ＬＭ 仕切り板
４０４ 商品補充用扉
４０５ 内扉
４０６ 前扉
４０７ 商品収納ラック
４０８ 商品誘導板
４０９ 商品取出し口
４１０ 庫内部品収納室
４２０ 循環ダクト
４３０ 庫内ファン
４４０ 庫内熱交換手段
４５０ 送風ダクト
４６０ 風胴
４７０ コンデンシングユニット
４８０ 機械室
４９０ 電装品収納室
５００ 庫内温度センサー
Ｅ０ 比エンタルピ増分
Ｅ１ 比エンタルピ増分（実施の形態１）
Ｅ２ 比エンタルピ増分（実施の形態２）
Ｑ０ 冷却エンタルピ
Ｑ１ 冷却エンタルピ（実施の形態１）
Ｑ２ 冷却エンタルピ（実施の形態２）
Ｓ 商品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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